A الجهد هو جهاز يستخدم لقياس فرق الجهد بين العمل والقطب المرجعية، عندما مغمورة على حد سواء في حل منها هو المطلوب لتحديد الحموضة أو القاعدية، معربا عن هذه درجة الحموضة.
بهذه الطريقة ، يشير قياس الجهد إلى الطريقة التحليلية المستخدمة لتحديد تركيز أيونات H + في مادة موجودة في المحلول ، من خلال استخدام مقياس الجهد والقطبين المذكورين أعلاه.
في حالة القطب المرجعي ، يكون له إمكانات معروفة وثابتة ومستقرة على عكس القطب الكهربائي العامل. تختلف الإمكانات التي تتطور في هذا القطب الأخير بما يتناسب مع تركيز أيونات H + الموجودة في المحلول.
تتأثر هذه الإمكانية أيضًا بدرجة كبيرة بدرجة الحرارة التي يتم فيها إجراء القياس.
لما هذا؟
هناك عدد كبير من العمليات الصناعية - مثل إنتاج الأدوية ، ومعالجة الأغذية ، وتنقية المياه - شديدة الحساسية للتغيرات في مستويات الأس الهيدروجيني. لهذا السبب القياس الصحيح مهم جدا.
كما ذكرنا سابقًا ، فإن الرقم الهيدروجيني عبارة عن معلمة تستخدم لقياس الحموضة أو القلوية لمحلول موجود في المرحلة المائية عن طريق تحليل تركيز أيونات H + في المحلول. ثم يتم حساب قيمة الأس الهيدروجيني بالمعادلة التالية:
الرقم الهيدروجيني = -log
لذلك يتم استخدام مقياس الجهد لقياس الأس الهيدروجيني لمادة في المحلول.
عندما يتم توصيل مقياس الجهد بالقطبين المغموسين في المحلول المراد تحليله ، فإنه يكتشف فرق الجهد بين قطب العمل والقطب المرجعي ، ويضخم هذه الإشارة ويحولها إلى قيمة pH باستخدام المعادلة الموضحة أعلاه.
كيف يعمل؟
يعتمد تشغيل مقياس الجهد على آلية الخلية الكهروكيميائية ، حيث تشارك أيونات H + في التفاعل الكيميائي للخلية لتحديد تركيز هذه الأيونات في المحلول ، وبهذه الطريقة ، الحصول على الرقم الهيدروجيني للنفس..
عندما تريد قياس الأس الهيدروجيني لمحلول عن طريق قياس الجهد ، يتم استخدام مقياس جهد وقطب كهربي ؛ الأول هو الجهاز الذي يحدد الرقم الهيدروجيني ، بينما يعتمد الثاني على مزيج من قطب مرجعي وإلكترود قياس حساس للتحليلات.
بهذا المعنى ، يتم تشكيل دائرة يتدفق من خلالها التيار الكهربائي بين الأقطاب الكهربائية والمحلول ، حيث يؤدون وظيفة البطارية عند غمرهم في المحلول المذكور.
وبهذه الطريقة ، تم تصميم مقياس الجهد لتوليد جهد يساوي صفرًا (بوحدات الميليفولت) عندما يكون الأس الهيدروجيني يساوي سبعة ؛ هذا محايد.
وبالمثل ، عندما يتم تسجيل زيادة في القيم المحتملة (بأرقام موجبة) ، فهذا يعني أن هناك قيمًا أقل للرقم الهيدروجيني ، وعندما يُلاحظ انخفاض - أي نمو نحو الأرقام السالبة - نتحدث عن قيم أعلى. الرقم الهيدروجيني.
أقطاب كهربائية
يتكون قطب القياس (أو العامل) من جهاز يحدث فيه التفاعل قيد الدراسة (الأكسدة أو الاختزال).
على الرغم من وجود العديد من الأنواع ، إلا أنه زجاجي بشكل عام ، ويتألف من غشاء زجاجي رقيق للغاية له نفاذية لأيونات H + في البيئة التي يوجد فيها.
من خلال وضع هذا في محلول يحتوي على درجة حموضة مختلفة عن المحلول الموجود في الخلية ، يتم إنشاء فرق جهد بين وجهي الغشاء ويمكن تسجيل هذا الاختلاف عن طريق قطب كهربائي مرجعي.
من ناحية أخرى ، فإن القطب المرجعي عبارة عن جهاز له خصائص محتملة مستقرة وقيمة معروفة ، والتي تستخدم عادة كأنود في الخلية الكهروكيميائية.
مثال على هذا النوع من الأقطاب الكهربائية هو الذي يتكون من سلك فضي مغطى بكلوريد الفضة ومغمور في محلول حمض الهيدروكلوريك المخفف ، أو القطب المرجعي المشبع بالكالوميل ، مثل الذي يظهر في الشكل أدناه.
لذا يحدد مقياس الجهد فرق الجهد الذي يتم إنشاؤه بين الأقطاب الكهربائية ، على الرغم من أن إمكانات القطب العامل فقط تعتمد على تركيزات الأنواع الأيونية.
معايرة مقياس الجهد
يجب إجراء معايرة مقياس الجهد من خلال محاليل عازلة معروفة (تسمى أيضًا المحاليل أو المحاليل العازلة) ، والتي تتكون من أنظمة ذات درجة حموضة ثابتة عمليًا تحتوي على مادة ضعيفة وأنواعها المقترنة.
يحتوي كل محلول منظم على درجة حموضة معينة ، والتي يمكن أن تكون حمضية (pH <7) ، أو قاعدية (pH> 7) ، أو محايدة (pH = 7) ، ويمكن شراؤها تجاريًا على النحو القياسي أو المُعد في المختبر باستخدام كواشف معتمدة و من خلال استخدام الإجراءات المعمول بها والمصدق عليها.
نظرًا لأن مقاييس الجهد تقيس قيمة الأس الهيدروجيني ضمن نطاق يعتبر واسعًا ، يجب معرفة ما إذا كان الرقم الهيدروجيني للتحليل أكبر أو أقل من سبعة من أجل المضي قدمًا في المعايرة الصحيحة.
لذلك ، بالنسبة للعينات التي يُتوقع أن يكون الرقم الهيدروجيني لها أساسيًا ، يجب معايرتها بمحلول منظم برقم هيدروجيني يساوي سبعة وآخر يحتوي على درجة حموضة أعلى (عادةً ما يتم استخدام واحد من الرقم الهيدروجيني عشرة).
من ناحية أخرى ، بالنسبة للعينات ذات الرقم الهيدروجيني الحمضي المتوقع ، تتم معايرتها بمحلول منظم من الأس الهيدروجيني يساوي سبعة وآخر منخفض الأس الهيدروجيني (عادةً ما يتم استخدام واحد من الأس الهيدروجيني أربعة).
أخيرًا ، يجب إجراء إعادة معايرة أداة القياس هذه قبل وبعد كل استخدام ، مع تسجيل نتائجه ، بما في ذلك تاريخ ووقت إجرائهما وخصائص المحاليل العازلة المستخدمة للتحكم فيه.
المراجع
- ويكيبيديا. (سادس). مقياس الأس الهيدروجيني. تم الحصول عليها من es.wikipedia.org
- تشانغ ، ر. (2007). الكيمياء ، الطبعة التاسعة. (ماكجرو هيل).
- ويستكوت ، سي (2012). قياسات الرقم الهيدروجيني. تم الحصول عليها من books.google.co.ve
- نيلسن ، سي (1996). إدارة المختبر التحليلي: سهل وبسيط. تم الحصول عليها من books.google.co.ve
- كينكل ، ج. (2010). الكيمياء التحليلية للفنيين ، الطبعة الثالثة. تم الحصول عليها من books.google.co.ve
- كابل ، م (2005). المعايرة: دليل فني. تم الحصول عليها من books.google.co.ve